EP0160811A2 - Photoelektrische Messeinrichtung - Google Patents

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EP0160811A2
EP0160811A2 EP85102988A EP85102988A EP0160811A2 EP 0160811 A2 EP0160811 A2 EP 0160811A2 EP 85102988 A EP85102988 A EP 85102988A EP 85102988 A EP85102988 A EP 85102988A EP 0160811 A2 EP0160811 A2 EP 0160811A2
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grating
phase
phase grating
division field
designed
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Dr Johannes Heidenhain GmbH
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    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/36—Forming the light into pulses
    • G01D5/38—Forming the light into pulses by diffraction gratings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01D5/36—Forming the light into pulses
    • G01D5/366—Particular pulse shapes

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
  • Devices of this type are common in incremental length or angle measuring devices so that, for example, a zero point defined for the measuring device can be defined and reproduced.
  • DE-OS 18 14 785 describes the structure of a reference mark for generating a reference pulse.
  • a sufficiently precise reference pulse can only be derived from such a reference mark if the scanning distance is very small and is accordingly subject to narrow tolerances with regard to the distance fluctuations.
  • Single-ended signals are obtained in the photoelectric scanning of previously known reference marks.
  • two reference marks or a reference mark and a field (e.g. mirror) for generating a reference signal must be provided and scanned. Due to uneven soiling of the reference marks and changes in distance during scanning, the photoelectric signal generated can change so that a reliable evaluation is no longer possible.
  • the known reference marks have no coding option within their division field in order to make them distinguishable from one another.
  • the invention has for its object to provide a device of the type mentioned, in which the tolerances of the fluctuations in the scanning distance can be increased, in which a relatively large scanning distance is permissible, and in which reference pulses are generated and possibly coded using reference marks can.
  • the advantages of the device according to the invention are that even when scanning reference marks, a relatively large scanning distance is permissible, which is accordingly relatively insensitive to changes. It is also possible with this device to code the individual reference marks so that they can be distinguished and selected.
  • a measuring device 1 operating in the incident light method is shown schematically in FIG.
  • the radiation from a light source L is thrown onto a scanning plate 3 by a condenser 2.
  • the scanning plate 3 has a division field 3 ', which consists of a group of transparent areas.
  • the surrounding area 3 "of the division field 3 ' is absorbent.
  • the division field 3' shows a reference mark, but can also be designed as a periodic division (incremental scale).
  • Such a configuration is particularly useful if conventional (incident light or Transmitted light amplitude gratings) standards that the so-called single-field push-pull sampling is to be carried out in order to generate signals of higher quality.
  • the radiation passing through the scanning plate 3 strikes a reflective incident light phase grating 4, on which it is reflected and diffracted.
  • the radiation diffracted at the incident light phase grating 4 is reflected back by the scanning plate 3 and the condenser 2 and strikes a plate 5 on which photodetectors 5 ', -5'; 5 ", -5" are arranged.
  • the incident light phase grating 4 has a division field 4 'which is the same as the division field 3' of the scanning plate 3.
  • the division field 4 ' is designed as a phase grating with a grating constant of 10 ⁇ m.
  • the surrounding area 4 ′′ of the division field 4 ′ is also designed as a phase grating, but has a grating constant of only 4 ⁇ m.
  • the different grating constants of the phase grating of division field 4 'and surrounding area 4' ' lead to different diffractions, which results in different diffraction images on the plate 5 with the photodetectors 5', -5 '; 5 '', -5 ''.
  • the furrows and steps of the phase grating run in the measuring direction X, which can also be seen in FIG. 3.
  • the measuring direction X therefore runs perpendicular to the plane of the drawing.
  • the radiation is now covered according to the coverage degree of the graduation fields 3 'and 4' of the scanning plate 3 and the phase grating 4 in the direction of the positive and negative diffraction orders - of which only the first is to be considered here - reflected and focused by the condenser 2.
  • First-order diffraction patterns arise symmetrically to the light source L in the focal plane of the condenser 2.
  • the plate 5 is arranged, the photodetectors 5 ', -5'; 5 ′′, -5 ′′ are placed in such a way that the first-order diffraction images of the respective phase grating 4 ′, 4 ′′ strike it exactly.
  • the position of the diffraction images can be changed in a targeted manner by appropriately designing the phase grating, which will be explained in more detail later with the aid of further exemplary embodiments.
  • FIG. 5 shows schematically that the invention, with a corresponding design, is also suitable for measuring devices 15 which operate using the transmitted light method.
  • the radiation from a light source L5 is directed by a condenser 25 onto a scanning plate 35 which has a division field 35 '.
  • a phase grating 45 is superimposed on a further division field 45 '.
  • the diffraction images of the light source L5 are focused in one plane by means of imaging optics 25' in which photodetectors 55 ', - 55'; 55 '', -55 '' are arranged on a plate 55.
  • the photodetectors 5 ', -5' and 5 '', -5 are connected together in pairs and antiparallel to each other, so that the circuit diagram according to FIG. 6 is obtained.
  • the electrical signals generated by the photodetectors are evaluated by tapping at points R1 and R2 , as shown in Figure 6.
  • FIG. 6 A typical signal curve of a reference mark push-pull signal according to the invention is shown in FIG. This signal present at points R1 and R2 of the circuit according to FIG. 6 can be reliably evaluated since there is a sufficient useful-interference signal ratio, because when the distance and contamination change, the signal changes essentially symmetrically to the zero line (amplitude).
  • phase grating 4 'and 4'' According to FIG. 3 it can be seen that the associated diffraction images meet their associated photodetectors + 5' and + 5 '' at different locations.
  • the respective photodetector + 5' or + 5 '' delivering a signal can thus be used to clearly determine which phase grating 4 'or 4''for the respective photodetector + 5 or + 5 '' diffraction pattern.
  • phase grating shown in FIG. 3 is that of the rectangular profile phase grating with a different grating constant for the division field 4 'and the surroundings 4 ", but with the same (parallel) orientation.
  • FIG. 8 shows in cross section a variant with an Echelette phase grating, in which the division field 48 'and the surrounding area 48' 'have different grating constants and / or alignment.
  • the diffraction patterns of the illumination are deflected according to the variation, and the photodetectors assigned to the individual diffraction patterns are placed accordingly.
  • the individual reference marks can be coded and differentiated by tapping the corresponding photodetectors.
  • phase gratings in accordance with the operating conditions.
  • the mutual alignment of the phase gratings is of particular importance, since the coding of the individual reference marks is particularly simple due to different alignment of the phase gratings and corresponding placement of the associated photodetectors.

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Abstract

Bei dieser photoelktrischen Meßeinrichtung ist dem Teilungsfeld (4') ein Phasengitter (4) zugeordnet. Dem Umfeld (4") des Teilungsfeldes (4') ist ebenfalls ein Phasengitter (4) zugeordnet. Die Phasengitter (4, 4', 4") haben eine unterschiedliche Gitterkonstante, so daß die durch sie erzeugten Beugungsbilder an verschiedenen Orten auf Photodetektoren (+ 5', + 5") treffen, die paarweise zueinander antiparallel geschaltet sind. Daraus Läßt sich ein Gegentaktsignal ableiten, das sicher ausgewertet werden kann und als Referenzsignal geeignet ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Derartige Vorrichtungen sind bei inkrementalen Längen- oder Winkelmeßeinrichtungen üblich, damit beispielsweise ein für die Meßeinrichtung definierter Nullpunkt festgelegt und reproduziert werden kann.
  • In der DE-OS 18 14 785 ist der Aufbau einer Referenzmarke zur Erzeugung eines Referenzimpulses beschrieben.
  • Ein genügend exakter Referenzimpuls läßt sich jedoch nur von einer derartigen Referenzmarke ableiten, wenn der Abtastabstand sehr klein ist und dementsprechend engen Toleranzen hinsichtlich der Abstandsschwankungen unterliegt.
  • Bei der photoelektrischen Abtastung bisher bekannter Referenzmarken erhält man Eintaktsignale. Um die zur sicheren Auswertung erforderlichen Gegentakt- bzw. Pseudogegentaktsignale zu erhalten, müssen zwei Referenzmarken bzw. eine Referenzmarke und ein Feld (z.B. Spiegel) zum Erzeugen eines Bezugssignales vorgesehen und abgetastet werden. Durch ungleichmäßige Verschmutzung der Referenzmarken und durch Abstandsänderungen beim Abtasten kann sich das erzeugte photoelektrische Signal so verändern, daß eine sichere Auswertung nicht mehr gegeben ist. ,
  • Ferner besitzen die bekannten Referenzmarken innerhalb ihres Teilungsfeldes keine Codiermöglichkeit, um sie voneinander unterscheidbar zu machen.
  • Aus der DE-OS 23 16 248 ist ferner ein photoelektrischer Schrittgeber bekannt, der mit Phasengittern arbeitet, wodurch ein größerer Abtastabstand der beiden zueinander verschiebbaren Gitter zulässig ist, und die Empfindlichkeit gegenüber Abstandsänderungen geringer wird. In dieser Druckschrift wird jedoch kein Hinweis darauf gegeben, wie beispielsweise eine Referenzmarke genügend sicher abgetastet und ausgewertet werden kann.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Toleranzen der Schwankungen des Abtastabstandes vergrößert werden können, bei der ein verhältnismäßig großer Abtastabstand zulässig ist, und bei der anhand von Referenzmarken Referenzimpulse erzeugt und ggf. codiert werden können.
  • Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gelöst, die die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 aufweist.
  • Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegen darin, daß auch bei der Abtastung von Referenzmarken ein verhältnismäßig großer Abtastabstand zulässig ist, der dementsprechend gegenüber Änderungen relativ unempfindlich ist. Ferner ist es.bei dieser Vorrichtung möglich, die einzelnen Referenzmarken zu codieren, so daß sie unterscheidbar und auswählbar werden.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen entnimmt man den Unteransprüchen.
  • Mit Hilfe von Ausführungsbeispielen soll anhand der Zeichnungen die Erfindung noch näher erläutert werden, wobei die Darstellungen zum besseren Verständnis stark vereinfacht wurden.
  • Es zeigen
    • Figur 1 eine Meßeinrichtung nach dem Auflichtverfahren arbeitend,
    • Figur 2 eine Teilansicht einer Abtastplatte entlang der Linie II/II nach Figur 1,
    • Figur 3 eine Teilansicht eines Phasengitters entlang der Linie III/III nach Figur 1.
    • Figur 4 eine Ansicht auf eine Platte mit Photodetektoren entlang der Linie IV/IV nach Figur 1,
    • Figur 5 eine Meßeinrichtung nach dem Durchlichtprinzip arbeitend,
    • Figur 6 ein Schaltbild von Photodetektoren,
    • Figur 7 einen typischen Signalverlauf eines Referenzmarken-Gegentaktsignals,
    • Figur 8 Querschnitt eines Echelette-Phasengitters mit unterschiedlicher Gitterkonstante und
    • Figur 9 Querschnitt einer Kombination eines Rechteck-Phasengitters mit einem Echelette-Phasengitter.
  • In Figur 1 ist schematisch eine im Auflichtverfahren arbeitende Meßeinrichtung 1 dargestellt. Die Strahlung einer Lichtquelle L wird durch einen Kondensor 2 auf eine Abtastplatte 3 geworfen. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, weist die Abtastplatte 3 ein Teilungsfeld 3' auf, das aus einer Gruppe transparenter Bereiche besteht. Das Umfeld 3" des Teilungsfeldes 3' ist absorbierend. Das Teilungsfeld 3' zeigt eine Referenzmarke, kann aber auch als periodische Teilung (Inkremental-Maßstab) ausgebildet sein. Eine derartige Ausgestaltung ist besonders sinnvoll, wenn bei herkömmlichen (Auflicht- oder Durchlicht-Amplitudengittern) Maßstäben die sogenannte Einfeld-Gegentaktabtastung durchgeführt werden soll, um qualitativ höherwertige Signale zu erzeugen.
  • Die durch die Abtastplatte 3 hindurchtretende Strahlung trifft auf ein reflektierendes Auflicht- Phasengitter 4, an dem sie reflektiert und gebeugt wird. Die am Auflicht-Phasengitter 4 gebeugte Strahlung wird durch die Abtastplatte 3 und den Kondensor 2 zurückgeworfen und trifft auf eine Platte 5, auf der Photodetektoren 5', -5'; 5", -5" angeordnet sind.
  • Aus Figur 3 ist ersichtlich, daß das Auflicht-Phasengitter 4 ein Teilungsfeld 4' aufweist, das dem Teilungsfeld 3' der Abtastplatte 3 gleicht. Das Teilungsfeld 4' ist als Phasengitter mit einer Gitterkonstanten von 10 µm ausgeführt. Das Umfeld 4'' des Teilungsfeldes 4' ist ebenfalls als Phasengitter ausgeführt, weist aber eine Gitterkonstante.von nur 4 µm auf. Die unterschiedlichen Gitterkonstanten der Phasengitter von Teilungsfeld 4' und Umfeld 4'' führen zu unterschiedlichen Beugungen, was unterschiedliche Beugungsbilder auf der Platte 5 mit den Photodetektoren 5', -5'; 5'', -5'' zur Folge hat. Die Furchen und Stufen der Phasengitter verlaufen in Meßrichtung X, was auch aus Figur 3 ersichtlich ist.
  • Gemäß der Darstellung in Figur 1 verläuft die Meßrichtung X demnach senkrecht zur Zeichnungsebene.
  • Die Strahlung wird nun entsprechend dem Überdeckungsgrad der Teilungsfelder 3' und 4' der Abtastplatte 3 und des Phasengitters 4 in Richtung der positiven und negativen Beugungsordnungen - von denen hier nur die erste betrachtet werden soll - reflektiert und vom Kondensor 2 fokussiert. In der Brennebene des Kondensors 2 entstehen symmetrisch zur Lichtquelle L Beugungsbilder erster Ordnung. In der Brennebene des Kondensors 2 ist die Platte 5 angeordnet, deren Photodetektoren 5', -5'; 5'', -5" so plaziert sind, daß die Beugungsbilder erster Ordnung des jeweiligen Phasengitters 4', 4'' genau darauf treffen.
  • Abgesehen von der Wellenlänge A des verwendeten Lichtes kann die Lage der Beugungsbilder gezielt verändert werden, indem man die Phasengitter entsprechend ausgestaltet, was später anhand weiterer Ausführungsbeispiele noch näher erläutert werden wird.
  • In Figur 5 ist schematisch gezeigt, daß die Erfindung bei entsprechender Ausgestaltung auch für Meßeinrichtungen 15 geeignet ist, die im Durchlichtverfahren arbeiten.
  • Die Strahlung einer Lichtquelle L5 wird durch einen Kondensor 25 auf eine Abtastplatte 35 gerichtet, die ein Teilungsfeld 35' aufweist. Einem weiteren Teilungsfeld 45' ist ein Phasengitter 45 überlagert Durch eine Abbildungsoptik 25' werden die Beugungsbilder der Lichtquelle L5 in einer Ebene fokussiert, in der lagerichtig Photodetektoren 55', - 55'; 55'', -55'' auf einer Platte 55 angeordnet sind.
  • Wenn abweichend von der Darstellung gemäß Figur 1 nur dem Teilungsfeld 45' und nicht dem Umfeld 45" - oder umgekehrt - ein Phasengitter 45 zugeordnet wird, können Photodetektoren entfallen, da weniger Beugungsbilder entstehen. Diese Maßnahmen sind ins Belieben des Fachmannes gestellt und verlassen nicht den durch die Erfindung gesteckten Rahmen.
  • Die Photodetektoren 5', -5' und 5'', -5" sind paarweise und zueinander antiparallel zusammengeschaltet, so daß sich das Schaltbild gemäß Figur 6 ergibt. Die Auswertung der durch die Photodetektoren erzeugten elektrischen Signale erfolgt durch Abgriff an Punkten R1 und R2, wie in Figur 6 dargestellt ist.
  • Ein typischer Signalverlauf eines Referenzmarken-Gegentaktsignales nach der Erfindung wird in Figur 7 dargestellt. Dieses an den Punkten R1 und R2 der Schaltung gemäß Figur 6 anstehende Signal läßt sich sicher auswerten, da ein ausreichendes Nutz-Störsignalverhältnis besteht, denn bei Änderung des Abstandes und Verschmutzung verändert sich das Signal im wesentlichen symmetrisch zur Nullinie (Amplitude}.
  • Die bereits erwähnten Möglichkeiten der Codierung der Referenzmarken bestehen darin, die Phasengitter unterschiedlich auszubilden.
  • Bereits aus der Ausbildung der Phasengitter 4' und 4'' gemäß Figur 3 ist ersichtlich, daß die zugehörigen Beugungsbilder an verschiedenen Orten auf ihre zugehörigen Photodetektoren + 5' und + 5'' treffen. Bei der gezeigten parallelen Ausrichtung der Phasengitter 4' und 4'' kann also durch den jeweiligen, ein Signal liefernden Photodetektor + 5' oder + 5'' eindeutig bestimmt werden, zu welchem Phasengitter 4' oder 4'' das den jeweiligen Photodetektor + 5 oder + 5'' beaufschlagende Beugungsbild gehört.
  • Die Variante des in Figur 3 gezeigten Phasengitters ist die der Rechteckprofil-Phasengitter mit unterschiedlicher Gitterkonstante für das Teilungsfeld 4' und das Umfeld 4", jedoch mit gleicher (paralleler) Ausrichtung.
  • In Figur 8 wird im Querschnitt eine Variante mit Echelette-Phasengitter gezeigt, bei der das Teilungsfeld 48' und das Umfeld 48'' unterschiedliche Gitterkonstanten und/oder Ausrichtung aufweisen. Die Beugungsbilder der Beleuchtung werden der Variation entsprechend abgelenkt, und die den einzelnen Beugungsbildern zugeordneten Photodetektoren entsprechend plaziert. Dadurch können die einzelnen Referenzmarken codiert und durch Abgriff der entsprechenden Photodetektoren unterschieden werden.
  • Ferner sind gemäß Figur 9 Kombinationen von Rechteck-Phasengittern mit Echelette-Phasengittern gleicher oder unterschiedlicher Gitterkonstanten für Teilungsfeld und Umfeld möglich, wobei auch hier noch die Ausrichtung der Phasengitter unterschiedlich gemacht werden kann.
  • Die Ausgestaltung der Phasengitter wird der Fachmann den Einsatzbedingungen entsprechend auswählen und kombinieren. Besondere Bedeutung kommt dabei der gegenseitigen Ausrichtung der Phasengitter zu, da durch unterschiedliche Ausrichtung der Phasengitter und entsprechende Plazierung der zugehörigen Photodetektoren die Codierung der einzelnen Referenzmarken besonders einfach ist.
  • Die Plazierung der zu den jeweiligen Beugungsbildern gehörigen Photodetektoren ergibt sich aus den Zusammenhängen der Gittertheorie, die ausführlich in der 1978 veröffentlichten Dissertation von J. Wilhelm "Dreigitterschrittgeber - photoelektrische Aufnehmer zur Messung von Lageänderungen" (TU Hannover) abgehandelt wird. Nach Seite 12 dieser Druckschrift lautet die Beugungsformel
    Figure imgb0001
    wobei k die Ordnungszahl, λ die Wellenlänge und d die Gitterkonstante ist.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur photoelektrischen Erzeugung von elektrischen Signalen bei Lagemeßeinrichtungen insbesondere von codierbaren Referenzimpulsen bei Längen- oder Winkelmeßeinrichtungen, mit wenigstens einer Beleuchtungseinrichtung, Abtastplatte, wenigstens einem Längen- oder Winkelteilungsfeld auf einem Teilungsträger, wenigstens einem Photodetektor und einer Auswerteschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß dem wenigstens einen Längen-oder Winkelteilungsfeld (4', 45' 48', 49') ein Phasengitter (4, 45, 48, 49) zugeordnet ist, und daß die durch das Phasengitter (4, 45, 48, 49) erzeugten Beugungsbilder Photodetektoren ( 5' bis -55'') beaufschlagen, deren Lage durch die Wellenlänge (λ) der verwendeten Strahlung und die Ausbildung (z.B. Gitterkonstante, Ausrichtung usw.) des Phasengitters (4, 45, 48, 49) bestimmt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der ein Längen-oder Winkelteilungsfeld als Referenzmarkenteilungsfeld ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzmarkenteilungsfeld (4') als Phasengitter (4) ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzmarkenteilungsfeld (4') und dessen Umfeld (4'') als unterschiedliche Phasengitter ausgebildet sind.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch .gekennzeichnet, daß die Phasengitter (4', 4'') als Rechteckprofilphasengitter mit unterschiedlicher Gitterkonstante, aber gleicher Ausrichtung ausgebildet sind.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasengitter als Echelette-phasengitter (48', 48'') mit unterschiedlicher Gitterkonstante, aber gleicher Ausrichtung ausgebildet sind.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasengitter (49', 49'') aus Rechteckprofilphasengittern (49'') und Echelettephasengittern (49') kombiniert sind.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtung der Phasengitter (4, 45, 48, 49) unterschiedlich ist.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasengitter (4, 45, 48, 49) als Auflicht- und/oder als Durchlichtgitter ausgeführt sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Lage der Photodetektoren (5' bis -55'') nach der an sich bekannten Formel
Figure imgb0002
 und ggf. nach der Brennweite der Abbildungsoptik bestimmt.
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DE (2) DE3416864C2 (de)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3700777A1 (de) * 1986-01-14 1987-07-16 Canon Kk Vorrichtung zur ermittlung einer bezugsposition und mit dieser vorrichtung ausgestatteter verschluessler
EP0341882A3 (de) * 1988-05-11 1990-04-11 Simmonds Precision Products Inc. Optische Sensoren
US4974962A (en) * 1986-07-03 1990-12-04 Renishaw Plc Opto-electronic scale-reading apparatus
EP0434973A3 (en) * 1989-11-30 1991-10-23 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Opto-electronic position measuring device
EP0498904A1 (de) * 1991-02-11 1992-08-19 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Photoelektrische Positionsmesseinrichtung
EP0669518A3 (de) * 1994-02-23 1996-12-27 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Vorrichtung zum Erzeugen von positionsabhängigen Signalen.
WO2003006926A1 (de) * 2001-07-09 2003-01-23 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Positionsmesseinrichtung
WO2007048611A1 (de) * 2005-10-28 2007-05-03 Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V. Codierungselement für einen positionsgeber

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3541199C1 (de) * 1985-11-21 1987-06-25 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Lichtelektrische Positionsmesseinrichtung
GB8615197D0 (en) * 1986-06-21 1986-07-23 Renishaw Plc Opto-electronic scale reading apparatus
DE3632084A1 (de) * 1986-09-20 1988-04-07 Telefunken Electronic Gmbh Optischer encoder
JPH0212017A (ja) * 1988-06-30 1990-01-17 Okuma Mach Works Ltd 平均化回折モアレ位置検出器
US4985624A (en) * 1988-05-11 1991-01-15 Simmonds Precision Products, Inc. Optical grating sensor and method of monitoring with a multi-period grating
DE3834676A1 (de) * 1988-10-12 1990-04-19 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Photoelektrische positionsmesseinrichtung
US5012090A (en) * 1989-02-09 1991-04-30 Simmonds Precision Products, Inc. Optical grating sensor and method of monitoring having a multi-period grating
EP0513427B1 (de) * 1991-05-18 1994-07-06 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Interferentielle Positionsmessvorrichtung
DE4212281A1 (de) * 1991-07-11 1993-10-14 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Interferentielle Positionsmeßvorrichtung
US5519492A (en) * 1992-06-27 1996-05-21 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Optical arrangement for detecting the intensity modulation of partial ray beams
DE59203396D1 (de) * 1992-07-18 1995-09-28 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Optische Vorrichtung.
DE19511068A1 (de) 1995-03-25 1996-09-26 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Lichtelektrische Positionsmeßeinrichtung
DE19521295C2 (de) * 1995-06-10 2000-07-13 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Lichtelektrische Positionsmeßeinrichtung
DE19525874A1 (de) * 1995-07-15 1997-01-16 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Positionsmeßvorrichtung
DE19937023A1 (de) 1999-08-05 2001-02-08 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Reflexions-Maßverkörperung und Verfahren zur Herstellung einer Reflexions-Maßverkörperung
US7002137B2 (en) * 2001-08-30 2006-02-21 Gsi Lumonics Corporation Reference point talbot encoder
AU2003208299A1 (en) * 2002-02-14 2003-09-04 Forskningscenter Riso Optical displacement sensor
WO2006111142A1 (de) * 2005-04-19 2006-10-26 Multivac Sepp Haggenmüller Gmbh & Co. Kg Verpackungsmaschine
GB0509727D0 (en) * 2005-05-13 2005-06-22 Renishaw Plc Method and apparatus for scale manufacture
DE102007035345A1 (de) * 2006-11-20 2008-05-21 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Positionsmesseinrichtung
US8537377B2 (en) 2011-04-27 2013-09-17 Raytheon Company Absolute position encoder
CN103697817A (zh) * 2012-09-27 2014-04-02 中国航空工业第六一八研究所 一种基于复合光栅的新型光位移传感器及其位移补偿方法
DE102017201257A1 (de) * 2017-01-26 2018-07-26 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Positionsmesseinrichtung

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB971504A (en) * 1960-02-05 1964-09-30 Emi Ltd Improvements relating to displacement measuring apparatus employing diffraction gratings
DE1548707C3 (de) * 1966-07-26 1979-02-15 Ernst Leitz Wetzlar Gmbh, 6330 Wetzlar Fotoelektrischer Schrittgeber
DE1814785A1 (de) * 1968-12-14 1970-06-25 Johannes Heidenhain Feinmechan Zaehlanordnung
DE2207132A1 (de) * 1972-02-16 1973-08-30 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Anordnung zum messen der relativlage zweier zueinander beweglicher teile
JPS4926553U (de) * 1972-06-05 1974-03-07
US3812352A (en) * 1972-08-28 1974-05-21 Itek Corp Encoder readout system
DE2316248A1 (de) * 1973-03-31 1974-10-10 Leitz Ernst Gmbh Fotoelektrischer schrittgeber
DE2405341A1 (de) * 1974-02-05 1975-08-07 Leitz Ernst Gmbh Anordnung zur lichtmodulation
JPS5174659A (de) * 1974-12-24 1976-06-28 Nippon Electric Co
US4078173A (en) * 1976-06-24 1978-03-07 Pertec Computer Corporation Light amplitude control system for position and motion transducers
US4332473A (en) * 1979-01-31 1982-06-01 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Apparatus for detecting a mutual positional relationship of two sample members
DE3007311C2 (de) * 1980-02-27 1985-11-28 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut Digitales lichtelektrisches Längen- oder Winkelmeßsystem
JPS6113784Y2 (de) * 1980-07-07 1986-04-28
DE3229846C2 (de) * 1982-08-11 1984-05-24 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut Längen- oder Winkelmeßeinrichtung

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3700777A1 (de) * 1986-01-14 1987-07-16 Canon Kk Vorrichtung zur ermittlung einer bezugsposition und mit dieser vorrichtung ausgestatteter verschluessler
US4974962A (en) * 1986-07-03 1990-12-04 Renishaw Plc Opto-electronic scale-reading apparatus
EP0341882A3 (de) * 1988-05-11 1990-04-11 Simmonds Precision Products Inc. Optische Sensoren
EP0434973A3 (en) * 1989-11-30 1991-10-23 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Opto-electronic position measuring device
EP0498904A1 (de) * 1991-02-11 1992-08-19 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Photoelektrische Positionsmesseinrichtung
EP0669518A3 (de) * 1994-02-23 1996-12-27 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Vorrichtung zum Erzeugen von positionsabhängigen Signalen.
WO2003006926A1 (de) * 2001-07-09 2003-01-23 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Positionsmesseinrichtung
US7057161B2 (en) 2001-07-09 2006-06-06 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Position measuring device
WO2007048611A1 (de) * 2005-10-28 2007-05-03 Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V. Codierungselement für einen positionsgeber

Also Published As

Publication number Publication date
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